專利名稱：一種高壓節(jié)電器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及節(jié)電器技術領域，尤其涉及一種高壓節(jié)電器。
背景技術：
現有技術中，隨著電力電子技術的發(fā)展，節(jié)電器作為電力電子技術發(fā)展的產物，在國民經濟的各個領域如冶金、石化、自來水、電力等均得到廣泛的應用，發(fā)揮著越來越重要的作用。特別是高壓大功率節(jié)電器的應用日漸廣泛?，F有的高壓大功率節(jié)電器主要由多副邊繞組變壓器、若干個功率模塊單元和控制系統(tǒng)構成。功率模塊單元為基本的交-直-交單相逆變電路，高壓大功率節(jié)電器的每一相就是由這樣的若干個功率單元串聯(lián)構成?？刂葡到y(tǒng)能夠由控制器、工控PC機和可編程控制機(PLC)構成；其中，控制器主要是由用于計算產生PWM脈沖信號的單片機構成，工控PC機主要是用來提供友好的全中文WINDOWS監(jiān)控和操作界面，可編程控制機(PLC)主要是用于柜內開芙信號的邏輯控制。由于現有的高壓大功率節(jié)電器采用的是變壓變頻(VVVF)開環(huán)控制方式進行調速，而且用于控制功率單元導通的PWM信號是由運算速度較慢的單片機產生，所以，造成這種由功率模塊單元串聯(lián)構成的高壓大功率節(jié)電器在使用中存在如下問題:
不能實現真正的恒轉矩控制，動態(tài)響應速度慢，不能實現高性能的電機控制。由于這種高壓大功率節(jié)電器采用的是變壓變頻(VVVF)開環(huán)控制方式，比較簡單，因此它不能實現復雜控制。雖然這種通用的變壓變頻(VVVF)開環(huán)控制方式在理論上是恒轉矩的，但是驅動功率器件開通和關斷的驅動指令從節(jié)電器的控制器到最終驅動功率器件中間要經過一系列的執(zhí)行機構，存在于各個環(huán)節(jié)上的誤差積累，使得節(jié)電器實際輸出的轉矩與設計輸出的目標轉矩有所誤差，這樣就不能實現真正的恒轉矩，動態(tài)響應也比較慢，不能實現高性能的電機控制。不能實現工業(yè)上的旋轉再啟動。由于現有的高壓大功率節(jié)電器采用變壓變頻(VVVF)開環(huán)控制方式，其控制器部分不能識別電機的速度，不能在功率器件驅動信號封鎖后某個時間再次跟蹤實際轉速繼續(xù)發(fā)驅動指令，即不能實現工業(yè)上的旋轉再起動。如果在起動前電機在旋轉，則不能立刻起動，必須等電機完全靜止才能再起動，否則就容易出現節(jié)電器過流故障。同樣，由于它不能識別電機的實際速度，在節(jié)電器供電電網電壓突然消失一段時間后不能跟蹤電機實際轉速而繼續(xù)對功率器件實現正確的控制和驅動，即不能實現掉電重起動功能。過壓、過流保護功能弱，功率模塊單元易燒毀。由于現有的高壓大功率節(jié)電器采用變壓變頻(VVVF)開環(huán)控制方式，其控制部分不能對減緩節(jié)電器輸出后從電機反饋回節(jié)電器的能量進行識別和判斷，這樣導致在減小節(jié)電器輸出電壓時如果設置的減速時間過短，由于機組的強大慣性，電機的回饋能量過多而節(jié)電器的功率部分的儲能電容器不能及時吸收而發(fā)生直流母線過壓故障，導致變頻裝置不能繼續(xù)正常運行。另外，由于現有的高壓大功率節(jié)電器的控制部分是基于單片機及其外圍電路而設計的，其運算、響應速度比較慢，不能對節(jié)電器輸出到電機繞組的電流進行及時的檢測和監(jiān)控，不能在負載變化時自動限制節(jié)電器的輸出。通常的情況就是在電動機負載突然增大時發(fā)生節(jié)電器輸出電流突然增大從而發(fā)生過流故障，功率單元被燒毀。不能實現一臺節(jié)電器帶動多個電動機軟啟動。由于現有的高壓大功率節(jié)電器采用變壓變頻(VVVF)開環(huán)控制方式，其缺乏對電網電壓幅值和相位的檢測，使得節(jié)電器在將電機從被節(jié)電器受控拖動狀態(tài)投入到供電網絡直接拖動時由于電機端電壓和電網的幅值和相位差別比較大而發(fā)生過流故障，也不能使電機在被節(jié)電器受控拖動和直接投入電網兩種狀態(tài)之間自由切換，從而不能充分發(fā)揮節(jié)電器控制電機的作用，不能實現一臺節(jié)電器帶動多個電動機軟啟動的功能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種高壓節(jié)電器，以解決現有技術中的高壓節(jié)電器控制精度低、運算速度慢、動態(tài)響應速度慢以及安全性低的問題。為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
一種高壓節(jié)電器，包括多副邊繞組變壓器、功率模塊單元和控制系統(tǒng)，所述功率模塊單元連接在所述多副邊繞組變壓器和控制系統(tǒng)之間，若干個功率模塊單元串聯(lián)構成所述高壓節(jié)電器的一相；其中，
所述多副邊繞組變壓器為多副邊繞組移相變壓器；
所述功率模塊單元，用于執(zhí)行控制系統(tǒng)的指令輸出PWM電壓；
所述控制系統(tǒng)，用于采用矢量控制方式計算所述節(jié)電器的輸出頻率，控制所述功率模塊單元的導通頻率和時間。所述控制系統(tǒng)的主控板采用基于數字信號處理專用集成芯片DSP芯片作為CPU。所述DSP芯片包括主DSP芯片和協(xié)處理DSP芯片，其中，
所述主DSP芯片用于完成所述控制系統(tǒng)的邏輯判斷、所述功率模塊單元的控制以及故障中斷的處理，并通過雙口 RAM芯片與所述協(xié)處理DSP芯片進行數據傳輸；
所述協(xié)處理DSP芯片，用于進行復雜運算，其運算速度大于所述主DSP芯片。在所述高壓節(jié)電器的輸入端、輸出端連接有用于檢測所述節(jié)電器輸入/輸出電壓的高壓電阻分壓板以及用于檢測所述節(jié)電器輸入/輸出電流的電流互感器。所述高壓電阻分壓板和電流互感器的信號輸出端與所述控制系統(tǒng)的主控板相連；所述高壓電阻分壓板和電流互感器輸出的模擬信號經過模擬/數字轉換、抗混迭濾波及濾波校正處理后，輸入到所述控制系統(tǒng)的主控板上。所述高壓電阻分壓板和電流互感器輸出的模擬信號經過模擬/數字轉換后輸入給所述主DSP芯片的AD通道；
在所述主DSP芯片電壓檢測AD通道前，串聯(lián)有低通濾波器環(huán)節(jié)，在所述主DSP芯片電壓檢測AD通道后，串聯(lián)有低通濾波器的逆環(huán)節(jié)，用于補償低通濾波的幅值和相位的影響。所述控制系統(tǒng)的主控板連接有FLASH參數存儲卡，用以保存調試參數。所述控制系統(tǒng)的主控板通過串行通訊接口與軟件示波器連接，所述軟件示波器用于顯示所有電機控制的中間變量和參數。所述控制系統(tǒng)的主控板通過串行通訊芯片、標準的串行通訊接口與工控機連接。
所述控制系統(tǒng)采用矢量控制方式控制所述節(jié)電器的輸出；
所述矢量控制包括磁鏈觀測和速度辨識方案、電機參數檢測和自動校正方案、電壓檢測抗混迭濾波及濾波校正方案、串級多電平逆變器的死區(qū)補償方案、電機反饋功率控制的制動方案、飛車重啟動和斷電重啟動方案。所述控制系統(tǒng)根據采集的輸入、輸出電壓和電流值進行磁鏈觀測和速度辨識，基于電機控制的矢量控制理論計算得到轉子電壓、轉子電流、轉子轉速、定子頻率、滑差、轉子磁鏈及轉矩各個運行變量，將所述運行變量作為所述節(jié)電器控制電機的重要參數。所述控制系統(tǒng)采用基于電機電流方向的補償方法和節(jié)電器輸出電壓反饋補償方法，對所述串級多電平逆變器的死區(qū)時間和開關管壓降造成的電流諧波、低頻振蕩、轉矩脈動、輸出電壓下降進行補償。所述控制系統(tǒng)主控板還設置有速度傳感器數據輸入口，用于進行速度傳感器的矢量控制。所述控制系統(tǒng)的主控板上還設置有硬件過流值調節(jié)裝置，用于利用電壓補償軟件模塊實現線性化。所述控制系統(tǒng)的主控板設置輸出接地故障檢測及保護裝置，用于對輸出端相電壓進行監(jiān)控。所述控制系統(tǒng)的主控板還設置有JTAG接口，用于進行控制軟件的升級。所述控制系統(tǒng)對電機反饋功率進行控制，計算減速時從電機反饋回所述節(jié)電器的能量大小，根據所述能量大小調整電機的減速時間。所述控制系統(tǒng)的運行方式包括變壓變頻開環(huán)控制、矢量控制的閉環(huán)控制、零輸入輸出漂移檢測、自動校正以及參數自動檢測。所述控制系統(tǒng)的主控板與工控機之間采用硬連接的信號定義。所述控制系統(tǒng)的主控板與工控機之間的通訊采用工業(yè)通用的MODBUS協(xié)議，并采用標準化的工控機軟件；所述工控機的軟件采用標準化的結構和參數表。采用了本發(fā)明的技術方案，由于本發(fā)明提供的高壓節(jié)電器控制系統(tǒng)采用矢量控制方式計算對電機進行控制的所有參數，從而得到節(jié)電器的輸出頻率，控制功率模塊單元的導通頻率和時間。解決了現有功率模塊串聯(lián)高壓大功率節(jié)電器由于控制方式簡單和系統(tǒng)響應慢，從而不能實現高性能控制的難題，實現了更精確快速的控制，實現了真正的恒轉矩、快速動態(tài)響應，飛車重啟動和斷電重啟動，自動負載限制，以系統(tǒng)能提供的最大轉矩加速減速而不發(fā)生加速過流、減速過壓的情況，并為節(jié)電器控制運行和直接投入電網運行兩種運行方式之間的無擾切換提供了可能性。


圖1為本發(fā)明實施例提供的高壓節(jié)電器系統(tǒng)結構 圖2為本發(fā)明實施例提供的轉子磁鏈觀測方法示意 圖3為本發(fā)明實施例提供的同步旋轉坐標下定子電流PI控制器系統(tǒng) 圖4為本發(fā)明實施例提供的電壓檢測抗混迭濾波及濾波校正原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖并通過具體實施方式
來進一步說明本發(fā)明的技術方案。本發(fā)明技術方案的主要思想在于提供一種控制精度高、運算速度快、響應速度快的基于DSP芯片的全數字化矢量控制型高壓大功率節(jié)電器。這種節(jié)電器還需要功率因數高、對電網無諧波污染、能實現對節(jié)電器輸出電壓/電流檢測及節(jié)電器輸出電流限幅的、快速、復雜、精確矢量計算。另外，還需要能跟蹤節(jié)電器輸出電壓相位、具有飛車啟動和斷電重啟動功能的基于DSP芯片的全數字化矢量控制型高壓大功率節(jié)電器。為了解決節(jié)電器的負載突然發(fā)生變化時節(jié)電器容易出現過流、燒毀功率模塊單元的問題，還需要具有硬件檢測和軟件檢測功能，可以自動限制節(jié)電器輸出，保證在各種負載條件下都能正確控制和驅動電機。圖1為本發(fā)明實施例提供的高壓節(jié)電器系統(tǒng)結構圖。如圖所示，該高壓節(jié)電器主要由多副邊繞組的移相變壓器、功率模塊單元和控制系統(tǒng)構成。功率模塊單元連接在多副邊繞組變壓器和控制系統(tǒng)之間，若干個功率模塊單元串聯(lián)構成高壓節(jié)電器的每一相。多副邊繞組變壓器為多副邊繞組移相變壓器；功率模塊單元，用于執(zhí)行控制系統(tǒng)的指令輸出PWM電壓；控制系統(tǒng)，用于采用矢量控制方式計算高壓節(jié)電器的輸出頻率，控制功率模塊單元的導通頻率和時間。特別的，控制系統(tǒng)的主控板采用基于數字信號處理專用集成芯片DSP作為CPU。它與現有高壓大功率節(jié)電器的區(qū)別在于:本發(fā)明實施例提供的控制系統(tǒng)采用基于DSP芯片的全數字化矢量控制方式進行變頻調速。本發(fā)明實施例提供的高壓節(jié)電器采用多副邊繞組的移相變壓器將高壓交流電分壓、移相后，給各個功率模塊單元供電，功率模塊單元接受來自控制器的指令，輸出PWM電壓，經過多級移相疊加形成非常接近正弦波的電壓波形，對電網和電機造成的諧波幾乎為零，即能很好的控制電機?！愕?，為了實現對高壓大功率節(jié)電器全數字化矢量控制，需要分析被控電機定轉子磁通旋轉的空間矢量，以便準確地控制被控電機，實現真正意義的恒轉矩控制，為此，本發(fā)明實施例提供的控制系統(tǒng)能夠實時檢測節(jié)電器的輸入/輸出電壓、電流值，在節(jié)電器和電機中間接有輸出電壓、電流的檢測電路，通過反饋回來的電壓、電流信號，根據電機控制理論，經過一定的分析轉換和運算，組成用于控制電機運行的重要變量。特別的，本發(fā)明實施例的控制系統(tǒng)部分的主板是基于DSP芯片設計的，它可以由雙DSP芯片構成，一個為主DSP芯片，一個為用于浮點運算的協(xié)處理DSP芯片。被控電機的電壓、電流信號以及控制系統(tǒng)檢測到的節(jié)電器輸入側電壓、電流信號經模擬/數字轉換芯片即AD芯片轉換后輸入給主DSP芯片，由主DSP芯片的AD通道直接檢測和處理，精度高，速度快。主DSP芯片為了將全部空間投入到邏輯判斷、處理以及故障中斷處理中，保證系統(tǒng)安全運行，主DSP芯片通過雙口 RAM芯片，將檢測到的節(jié)電器輸入/輸出側電壓、電流信號傳送給專門用于矢量計算的、運算速度更快的浮點協(xié)處理DSP芯片。協(xié)處理DSP芯片將運算后的數據再通過雙口 RAM傳遞給主DSP芯片，主DSP芯片再根據協(xié)處理DSP芯片的運算結果控制各功率模塊單元的導通頻率和時間，改變節(jié)電器的輸出頻率。特別的，在本發(fā)明的實施例中，可以采用以TI公司出品的TMSC24X系列DSP芯片作為主CPU，采用C3s系列DSP芯片作為浮點協(xié)處理CPU。為了實現矢量控制，提高系統(tǒng)的控制精度在很大程度上依賴于控制系統(tǒng)檢測的節(jié)電器輸入/輸出側的電壓、電流信號。為了更好地檢測節(jié)電器輸入/輸出側電壓，本發(fā)明采用高壓分壓電阻板測量輸入輸出電壓。一塊輸入電阻分壓板安裝在電網與節(jié)電器輸入變壓器間，用電阻分壓加隔離的辦法測量輸入電壓；另一塊結構同樣的輸出電阻分壓板安裝在節(jié)電器輸出端與電機機端之間，用同樣的辦法測量輸出電壓。為了檢測節(jié)電器輸入/輸出側電流，本發(fā)明實施例在節(jié)電器的輸入側和輸出側分別設有電流互感器。并將檢測到的輸入、輸出電壓和電流信號經過AD轉換芯片轉換成數字信號后傳輸至DSP芯片。高壓電阻分壓板和電流互感器輸出的模擬信號經過模擬/數字轉換、抗混迭濾波及濾波校正處理后，輸入到所述控制系統(tǒng)主控板上。高壓電阻分壓板和電流互感器輸出的模擬信號經過模擬/數字轉換后輸入給所述主DSP芯片的AD通道；在主DSP芯片電壓檢測AD通道前，串聯(lián)有低通濾波器環(huán)節(jié)，克服直接采用AD轉換器采樣而引起的嚴重的頻譜混迭和失真問題，在主DSP電壓檢測AD通道后，串聯(lián)有低通濾波器的逆環(huán)節(jié)，可以將低通濾波的幅值和相位的影響通過軟件控制的方法補償回來。系統(tǒng)中采用抗混迭濾波及濾波校正技術，同時還確保了主DSP對電壓的AD檢測的信息完整性和準確性。如果直接采用AD轉換器采樣而引起的嚴重的頻譜混迭和失真問題在系統(tǒng)精度允許范圍內，則可以忽略在主DSP電壓檢測AD通道前串聯(lián)的低通濾波器環(huán)節(jié)和檢測AD通道后串聯(lián)的低通濾波器逆環(huán)節(jié)。特別的，基于DSP芯片的主控板通過標準的RS232接口與軟件示波器Scope通訊，在線顯示所有用于電機控制的中間變量和重要參數。軟件示波器能夠使操作者最直接的了解節(jié)電器控制電機的狀態(tài)，便于操作和控制。主DSP芯片還通過通用的串行通訊芯片UART、標準的串行通訊接口(RS485接口)與工控機通訊，無需AD卡，實現由DSP芯片直接采集輸A /輸出電壓，電流以及模擬量輸入，實現程序各檢測量和任何中間結果量的顯示。主DSP芯片還可通過JTAG 口實現控制軟件的升級，無需拆裝芯片。為了適用調速精度要求高的場合，主DSP還預留有光電測速編碼盤等速度傳感器數據輸入口，用于實現有速度傳感器的矢量控制，實現更高調速精度的電機控制。在沒有速度傳感器的情況下，根據有無速度傳感器的情況，自由選擇無速度傳感器矢量控制，實現高性能的無速度傳感器矢量控制。為了提高控制精度，主DSP芯片和協(xié)處理DSP芯片均可以訪問外置的RAM，輔助完成參數傳遞和運算。主DSP還與外掛的FLASH參數存儲卡通訊(如果控制系統(tǒng)不需存儲調試參數或者有其他外設存儲調試參數，則可以省略外掛FLASH參數存儲卡)，將操作者設置的節(jié)電器運行參數和電機參數及時保存，當系統(tǒng)掉電也能儲存，下次系統(tǒng)上電自動刷新。特別的，本發(fā)明實施例提供的控制系統(tǒng)主控板上還設有硬件過流值調節(jié)裝置，該裝置經過電壓補償軟件模塊實現線性化，更便于進行節(jié)電器輸出過流故障的檢測?？刂葡到y(tǒng)主控板上還設有輸出接地故障檢測及保護裝置，采用硬件、軟件結合的方案對輸出端相電壓進行監(jiān)控，發(fā)現有輸出接地故障立刻進行故障處理。根據系統(tǒng)的保護需要，可以分別進行節(jié)電器輸出過流故障的檢測和輸出接地故障保護，或者同時進行節(jié)電器輸出過流故障的檢測和輸出接地故障保護?？刂葡到y(tǒng)采用先進的矢量控制方式控制節(jié)電器的輸出；所述矢量控制包括磁鏈觀測和速度辨識方案、電機參數檢測和自動校正方案、電壓檢測抗混迭濾波及濾波校正方案、串級多電平逆變器的死區(qū)補償方案、電機反饋功率控制的制動方案、飛車重啟動和斷電重啟動方案。特別的，本發(fā)明實施例提供的高壓節(jié)電器中磁鏈觀測部分采用了一種帶補償的積分方法，參見圖2。從節(jié)電器到電機端之間的檢測設備把電機定子電壓和電流檢測出來送給控制板的DSP處理芯片，經過轉子反電動勢估算器算出轉子的反電勢，經過一個一階慣性環(huán)節(jié)得到轉子磁鏈觀測值的主要部分，由于這個一階慣性環(huán)節(jié)存在相位誤差，所以再要將這部分偏差量補回來。由轉子磁鏈給定值的標量部分，加上系統(tǒng)觀測的轉子磁鏈位置角度的正弦和余弦值，算出轉子磁鏈的矢量值。將這個矢量再經過一個一階慣性環(huán)節(jié)補回前述觀測的相位誤差。將轉予磁鏈的兩部分加起來，就得到觀測的轉子磁通矢量，經過直角坐標系到極座標系的數學變換，分別得到轉子磁通的幅值和角度。這樣就完成了電機的矢量控制中最核心的觀測:轉子磁鏈觀測。這種磁鏈現測器實質上是一個純積分器，其優(yōu)點是:
(1)算法簡單；
(2)算法中不含轉子電阻，因此受電機參數變化影響??；
(3)不需轉速信息，這對于無速度傳感器系統(tǒng)頗具吸引力。這種磁鏈觀測方法在參數準確的情況下可以做到無幅值相位誤差，而且在實際應用中不存在純積分環(huán)節(jié)的初值問題和漂移問題。該觀測器的輸入為轉子電勢和轉子磁鏈參考值。轉子反電勢可以由檢測的電機定子電壓電流計算出來。在這種方法中，當濾波時間常數取為與轉子時間相等時，觀測磁鏈的角度在零轉速附近對定子電阻的誤差有魯棒性。本發(fā)明實施例提供的控制系統(tǒng)所采用的矢量控制方案具體包括:通過簡單的代數變換，把輸入線電壓Uab、Ubc、Uac和相電壓Ua、Ub、Uc互相轉換。在系統(tǒng)采用的磁場定向矢量控制中，把d-q坐標系放在同步旋轉磁場上,把靜止坐標系中的各交流量轉化為旋轉坐標系中的直流量，并使d軸與轉子磁場方向重合，此時轉子磁通q軸分量為零(Wrq=O)，這就是本發(fā)明實施例中采用的轉子磁場定向的基礎。在這種情況下，定子電壓、定子電流、轉子電壓、轉子電流、轉子轉速、定子頻率、滑差、轉子磁鏈、轉矩等等電機的各個控制分量都可以由電機控制理論得出。具體計算如公式(I)、公式(2 )和公式(3 )。
權利要求
1.一種高壓節(jié)電器，其特征在于，包括多副邊繞組變壓器、功率模塊單元和控制系統(tǒng)，所述功率模塊單元連接在所述多副邊繞組變壓器和控制系統(tǒng)之間，若干個功率模塊單元串聯(lián)構成所述高壓節(jié)電器的一相；其中， 所述多副邊繞組變壓器為多副邊繞組移相變壓器； 所述功率模塊單元，用于執(zhí)行控制系統(tǒng)的指令輸出PWM電壓； 所述控制系統(tǒng)，用于采用矢量控制方式計算所述節(jié)電器的輸出頻率，控制所述功率模塊單元的導通頻率和時間。
2.如權利要求1所述的高壓節(jié)電器，其特征在于，所述控制系統(tǒng)的主控板采用基于數字信號處理專用集成芯片DSP芯片作為CPU ； 所述DSP芯片包括主DSP芯片和協(xié)處理DSP芯片，其中， 所述主DSP芯片用于完成所述控制系統(tǒng)的邏輯判斷、所述功率模塊單元的控制以及故障中斷的處理，并通過雙口 RAM芯片與所述協(xié)處理DSP芯片進行數據傳輸； 所述協(xié)處理DSP芯片，用于進行復雜運算，其運算速度大于所述主DSP芯片。
3.如權利要求1所述的高壓節(jié)電器，其特征在于，在所述高壓節(jié)電器的輸入端、輸出端連接有用于檢測所述節(jié)電器輸入/輸出電壓的高壓電阻分壓板以及用于檢測所述節(jié)電器輸入/輸出電流的電流互感器； 所述高壓電阻分壓板和 電流互感器的信號輸出端與所述控制系統(tǒng)的主控板相連；所述高壓電阻分壓板和電流互感器輸出的模擬信號經過模擬/數字轉換、抗混迭濾波及濾波校正處理后，輸入到所述控制系統(tǒng)的主控板上； 所述高壓電阻分壓板和電流互感器輸出的模擬信號經過模擬/數字轉換后輸入給所述主DSP芯片的AD通道；在所述主DSP芯片電壓檢測AD通道前，串聯(lián)有低通濾波器環(huán)節(jié)，在所述主DSP芯片電壓檢測AD通道后，串聯(lián)有低通濾波器的逆環(huán)節(jié)，用于補償低通濾波的幅值和相位的影響。
4.如權利要求1所述的高壓節(jié)電器，其特征在于，所述控制系統(tǒng)的主控板連接有FLASH參數存儲卡，用以保存調試參數； 所述控制系統(tǒng)的主控板通過串行通訊接口與軟件示波器連接，所述軟件示波器用于顯示所有電機控制的中間變量和參數； 所述控制系統(tǒng)的主控板通過串行通訊芯片、標準的串行通訊接口與工控機連接。
5.如權利要求1所述的高壓節(jié)電器，其特征在于，所述控制系統(tǒng)采用矢量控制方式控制所述節(jié)電器的輸出； 所述矢量控制包括磁鏈觀測和速度辨識方案、電機參數檢測和自動校正方案、電壓檢測抗混迭濾波及濾波校正方案、串級多電平逆變器的死區(qū)補償方案、電機反饋功率控制的制動方案、飛車重啟動和斷電重啟動方案。
6.如權利要求5所述的高壓節(jié)電器，其特征在于，所述控制系統(tǒng)根據采集的輸入、輸出電壓和電流值進行磁鏈觀測和速度辨識，基于電機控制的矢量控制理論計算得到轉子電壓、轉子電流、轉子轉速、定子頻率、滑差、轉子磁鏈及轉矩各個運行變量，將所述運行變量作為所述節(jié)電器控制電機的重要參數； 所述控制系統(tǒng)采用基于電機電流方向的補償方法和節(jié)電器輸出電壓反饋補償方法，對所述串級多電平逆變器的死區(qū)時間和開關管壓降造成的電流諧波、低頻振蕩、轉矩脈動、輸出電壓下降進行補償。
7.如權利要求1所述的高壓節(jié)電器，其特征在于，所述控制系統(tǒng)主控板還設置有速度傳感器數據輸入口，用于進行速度傳感器的矢量控制； 設置有硬件過流值調節(jié)裝置，用于利用電壓補償軟件模塊實現線性化； 設置輸出接地故障檢測及保護裝置，用于對輸出端相電壓進行監(jiān)控； 設置有JTAG接口，用于進行控制軟件的升級。
8.如權利要求1所述的高壓節(jié)電器，其特征在于，所述控制系統(tǒng)對電機反饋功率進行控制，計算減速時從電機反饋回所述節(jié)電器的能量大小，根據所述能量大小調整電機的減速時間。
9.如權利要求1所述的 高壓節(jié)電器，其特征在于，所述控制系統(tǒng)的運行方式包括變壓變頻開環(huán)控制、矢量控制的閉環(huán)控制、零輸入輸出漂移檢測、自動校正以及參數自動檢測。
10.如權利要求1所述的高壓節(jié)電器，其特征在于，所述控制系統(tǒng)的主控板與工控機之間采用硬連接的信號定義； 與工控機之間的通訊采用工業(yè)通用的MODBUS協(xié)議，并采用標準化的工控機軟件；所述工控機的軟件采用標準化的結構和參數表。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓節(jié)電器，包括多副邊繞組變壓器、功率模塊單元和控制系統(tǒng)，所述功率模塊單元連接在所述多副邊繞組變壓器和控制系統(tǒng)之間，若干個功率模塊單元串聯(lián)構成所述高壓節(jié)電器的一相；所述多副邊繞組變壓器為多副邊繞組移相變壓器；所述功率模塊單元，用于執(zhí)行控制系統(tǒng)的指令輸出PWM電壓；所述控制系統(tǒng)，用于采用矢量控制方式計算所述節(jié)電器的輸出頻率，控制所述功率模塊單元的導通頻率和時間。采用了本發(fā)明的技術方案，解決了現有功率模塊串聯(lián)高壓大功率節(jié)電器不能實現高性能控制的難題，實現了更精確快速的控制，并為節(jié)電器控制運行和直接投入電網運行兩種運行方式之間的無擾切換提供了可能性。
文檔編號H02P21/00GK103199784SQ201210001039
公開日2013年7月10日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權日2012年1月4日
發(fā)明者范傳偉 申請人:深圳市萬禧節(jié)能科技有限公司